城市地铁车站土建工程废弃泥浆的处理技术研究

文｜上海市市政管理工程咨询有限公司 邱继耀

1 工程概况

城市地铁车站围护结构设计多采用地下连续墙施工工艺，地下连续墙成槽施工需要泥浆护壁，施工中产生大量的废弃泥浆，根据杭州地区地连墙施工经验，泥浆废弃率一般在35%左右（相对于地连墙混凝土工程量）。一直以来，地下连续墙废弃泥浆在国内均采用外运的方式处理或者采用加入石灰固化的方式进行处理，在城市地铁施工中，由于施工场地狭小，地铁车站地下连续墙施工的泥浆均已外运的方式处理，目前杭州泥浆外运的价格在110-150元/m³，由于杭州基建工地较多，产生废弃泥浆较多，土方分包队伍经常外运不及时，非常影响地连墙施工进度，同时土方分包队伍外运的泥浆均采用郊区空旷地带倾倒方式或者上船沿海深层倾倒方式处理，极大影响环境保护。杭州地铁工程采用旋流除砂器进行0.075mm 以上的颗粒进行处理，增加泥浆的循环利用效率，同时创新采用卧螺离心机进行废弃泥浆进行泥水分离，达到一边出干土（含水率30%），一边出中水的效果，即降低了施工成本，又很好地减少了环境污染。

2 施工原理介绍

2.1 旋流除砂器的基本简介及原理

本项目采用的旋流除砂器为三川德清公司（原黑旋风公司）的ZX-200(250)型泥浆处理装置。

因为废弃泥浆里面的水和砂密度不同，基于旋流除砂器旋转时离心沉降和密度差的筛分原理，用泥浆泵将废弃泥浆在一定压力下抽取从除砂器进口以切向进入设备后，废弃泥浆在旋流器内产生强烈的旋转运动，利用旋转产生的离心力、向心力、浮力和流体曳力等多种作用力，使废弃泥浆里面密度低的泥浆上升，由出浆口排出，使废弃泥浆里面密度大的砂粒逐步沉降由设备底部的排污口排出，从而达到除砂的目的。当废弃泥浆比重较大时，可以通过提高旋流除砂器进浆口压力，在一定范围和条件下，压力越大，除砂率越高。为了提高废弃泥浆的处理能力，也可以多台并联使用。

旋流除砂器由旋流和过滤两部分组成，在废弃泥浆处理方面实现除砂、降泥浆比重等工程，多台并联使用时，除砂效率很高，而且性能也比较稳定，故障率低。设备总体尺寸不大，在施工现场安装时，可以很好的节省空间，有利于施工现场布置。

反循环泵工作原理是利用泥浆泵通过总进浆管在一定压力下废弃泥浆抽到具备分离0.075mm 以上固体颗粒的振动筛（泥浆净化装置的粗筛）上面，在振动筛的作用下，废弃泥浆中大于0.075mm 以上的固体颗粒直接振动排除，废弃泥浆中小于0.075mm 以上的泥浆直接进入储浆槽，再用渣浆泵从储浆槽内抽出，泥浆在一定压力下抽取从旋流除砂器进口以切向进入旋流器后，通过旋流器旋转将粒径0.020mm以上的泥浆从旋流器下端的沉砂嘴排出落入具备分离0.020mm 以上固体颗粒的细筛。经过细筛脱水筛选后，废弃泥浆中大于0.020mm 以上的固体颗粒直接振动排除，而废弃泥浆中小于0.020mm 以上的泥浆泥浆直接返回循环泥浆储存箱内。每次经过旋流器溢流管出来的循环泥浆进入循环储存箱，然后通过泥浆管路重复使用。

旋流除砂器主要有振动筛、渣浆泵系统、旋流器组成。

⑴振动筛是由振动电机（2 台）、振动箱（1 个）、筛板（粗筛板、细筛板各1 个）、隔振弹簧（4 组）和调整垫板（2 个）组成。其中振动电机是振动筛的激振源，振动筛中的偏心装置在振动电机的直接带动下产生激振离心力，通过控制两台振动电机的运转方向产生同步反向运转，这样振动筛产生稳定高频率的直线振动，再通过调整偏心控制（偏心块夹角的变化）实现激振力的变化。一般振动筛在出厂时将振动筛的激振力设置为最大。由于振动对电机的轴承磨损较大，在运行期间应保证良好的润滑。

振动筛箱为焊接的框架式结构，其底部由隔振弹簧支撑，粗细筛分上下两层装于振动筛箱内，通过双向斜面楔紧机构和标准件的联接紧固。粗、细筛板一般均为聚氨酯或者不锈钢条缝制成，粗筛筛孔尺寸为3×40mm，细筛筛孔尺寸为0.4×40mm。良好的结构刚性使其性能可靠地承受安装在其顶部的振动电机传递的激振力。

⑵渣浆泵系统一般由电机和泥浆泵组成。泥浆泵一般采用副叶轮轴封的形式。由于泥浆泵在运转中磨损较大，因此在运行中应注意保养，不能空转，随时添加润滑脂和密封填料。

⑶旋流器直接影响泥浆的最终净化效果，其精华效果具体的指标体现在对-0.075粒级的分离程度。

2.2 卧螺离心机的基本简介及原理

本项目所采用卧螺离心机为成都天生环保离心机，核心技术为美国Centrisys（圣骑士）离心机技术。

圣骑士离心机由螺旋体、转鼓与液压差速器组成，为逆流卧式螺旋卸料沉降离心机。

1.液压差速器 2.主轴承座 3.直段转鼓4.锥段转鼓 5.固相出口：碳化钨抗磨损保护 6.皮带轮

离心机工作原理主要为沉降分离原理，即在主驱动电机带动下，转鼓高速旋转形成离心力，废弃泥浆中密度大的固体颗粒物在离心力的作用下，沉积在转鼓的内壁上。沉积在转鼓内壁上的固体颗粒物利用螺旋体在转鼓内壁上通过液压差速器驱动与转鼓作不等速的相对运动不断被刮下来并送出渣块，而分离后的中水经过螺旋体螺旋内液层通道从转鼓溢流口排出，从而实现废弃泥浆的泥水分离过程。

3 实施步骤

（1）旋流器处理：废弃泥浆由地下连续墙槽内抽出后直接通过旋流器进行处理，目的是为了将0.075μm 以上的颗粒分离出来，有效减小对离心机的磨损。

（2）絮凝处理：絮凝剂配置絮凝剂自动调制箱（6m³），先加满水，然后按照1‰～2‰的浓度添加絮凝剂，然后由自动调制箱搅拌均匀。同时自动调制箱接到离心机入口处。

（3）离心机处理：经过旋流器处理的泥浆通过离心机自带的泥浆泵抽取，然后在进入离心机转鼓前。被稀释的絮凝剂与废弃泥浆充分结合，通过调整离心机的转速和离心机转鼓推板高度，达到废弃泥浆泥水分离的效果，

4 实施效果

本工艺在杭州地铁6 号线一期工程SG6-6 标振浦路站地下连续墙废弃泥浆处理中展开应用，振浦路车站设计110 幅地下连续墙，共计18926m³混凝土，实际产生废弃泥浆5250m³。

振浦路车站地下连续墙废弃泥浆泥水分离干土含水率平均在27%，分离的中水经过检测达到污水排放标准。

5 结语

城市轨道交通的建设很好地促进了经济的发展，大量的城市轨道交通建设也产生大量的环保问题，废弃泥浆的处理是其中很重要的方面，废弃泥浆的处理技术研究作为一种新的探索，为城市绿色环保施工提供了一种新的解决方式。